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第11章 中学化学演示实验的教学操作(6)

(1)通过对比演示,增强对实验的观察效果例如,在演示将AgNO3溶液分别滴入NaBr溶液和NaI溶液时,通常生成的AgBr沉淀的浅黄色易被学生当成白色,这时应增加AgNO3和NaCl溶液反应的对比实验,从而AgBr的浅黄色就在白色AgCl的衬映下被学生所认可。当然,这里也可用一张白纸作白色背景来衬托出AgBr的浅黄色,但不如进行实验对比生动、有效。又如,在向溴水(或高锰酸钾溶液)中通入乙炔时,由于褪色较慢,可进行空白对比实验,即将溴水一式两份,向其中一份溴水中通入乙炔,在对比下,学生能够细致地观察到溴水的颜色在逐渐变浅,直至无色。这样,可使学生的注意集中,观察持续,而不至于坐等实验结果,造成冷场局面。

(2)通过一次对比演示,突出物质的性质差异对于相同条件下的前后两次对比演示实验,可改为同一次进行。如在演示盐酸分别与碳酸钠和碳酸氢钠反应速度快慢实验时,设计成同时将盐酸分别注入到Na2CO3和NaHCO3中的一次对比实验。这样,对比效果更为鲜明,还节约了课堂演示时间。其他如同时对比演示钠和钾与水反应,乙醇和水与钠反应等实验,都能较好地从突出实验现象的差别来揭示物质性质的差异。

(3)通过列表对比演示,强化实验结果,揭示规律在进行多项对比演示实验时,可采用列表对比法演示。如在讲解原子结构跟元素的金属性和非金属性的关系时,先设计好表格,然后对比演示Na、Mg、Al等跟H2O或盐酸反应情况,并填写表格,由实验结果进行逐项比较,揭示同周期元素性质的递变规律。

表格的设计,应做到简明、扼要,并利于分析和表现规律。填表时,字要少而精,以免大量书写冲淡了学生进一步观察实验的兴趣。如在进行对比演示电解质溶液导电性强弱的实验时,可设计成这样一个表格,通过演示,逐项填写,然后进行分析、讨论。

电解质HClNaOHNaClCH3COOHNH3·H2O溶液导电性(灯泡亮度)强强强弱弱原因及结论全部电离强电解质全部电离强电解质全部电离强电解质部分电离弱电解质部分电离弱电解质直观演示法

例如,浓硫酸、固体NaOH、NH4NO3等溶解过程的热效应,课堂演示这类实验时,若只让少数学生凭触觉去感知,则教学效果就不太好。而通过演示小烧杯与小木块之间的粘连(因水受冷结冰)或脱离(因蜡受热融化)实验,来说明溶解过程的吸热或放热作用,就显得生动、直观。也可设计成喷泉或U形气压计等演示装置进行直观地演示,使学生获得鲜明的印象。

趣味演示法

在化学课堂教学中,演示实验的频繁出现,对于学生来说,可能已司空见惯、习以为常了。

如能在保证安全并有益于提高教学效果的前提下,注意增强演示实验的趣味性,则能激起学生的更大兴趣,让学生在欢乐中获得知识。例如,在演示浓硫酸脱水性实验时,如果也采用课本上演示法,那么只能收到一般的效果。但若改为下列趣味演示法,就会令学生兴奋不已,留下永不磨灭的印象。具体操作是:在200毫升高型烧杯中,放入25克蔗糖细粉,加入2~3毫升,搅匀。将烧杯放在石棉网上,用量筒取13毫升浓H2SO4,倾入烧杯内,用玻棒迅速搅拌杯内混合物,待杯中蔗糖开始变黑后,用手轻扶玻棒,使之垂直插立在烧杯中央,让混和物缓缓膨胀。片刻后,即可得到疏松多孔的、黑色的“发糕”。

学生演示法

通常,演示实验都是由教师亲自操作示范的。实际上,在学生掌握了一定的实验操作技能后(特别是在高年级),大部分演示实验可以让学生在课堂上先作短暂的准备(如阅读实验内容、装置图等),然后,由学生代替教师上台演示。教师在关键处给予指导或纠正。在学生演示过程中,台下的同学就会产生一种亲切感和愉悦感,时而屏息静气地观察,时而又会热切指点、纷纷议论。学生的学习积极性能够得到充分地发挥,使课堂教学气氛异常活跃。并有利于学生自我了解,促进其实验技能的不断提高,这是传统做法所不能达到的。

优选实验方案的过程

实验方案的优选,福建泉州教育学院邹振惠老师总结通常可以采用如下步骤:

①明确实验的主要目的及所属类型,确定要观察的主要现象和要说明的问题。

②根据教材介绍的方法,按照本校实际条件(如仪器、药品)进行预备实验。在大多数情况下,这些方案都能达到实验的主要目的,但仍须通过试验,找出最佳操作方法和条件(如温度、浓度、反应物的量、操作顺序等)。课堂演示时,采用同样的仪器装置、药品,并严格按照这样的操作方法和条件,可避免发生偶然失败。

③若是按照课本介绍的方案,经过反复试验后,效果仍然不好,则应查阅资料,收集各种改进方案,用前述几个标准衡量比较,找出最佳方案,并通过试验加以确定。

④如果这些方案仍不够理想,可进一步分析各种方案的优缺点,在此基础上,扣紧实验的主要目的,设计几种新的改进方案,再经过多次反复试验,简化,直到获得满意的效果。

下面举出两个例子,分别说明不同情况下,优选实验方案的步骤:

例一:电解水实验本实验的目的是使学生了解水在直流电的作用下,能分解成氢气和氧气。要求观察的主要现象是:通电后电极上有气泡产生;正极玻璃管中汇集的气体比较小,经检验是氧气;负极玻璃管中汇集的气体比较多,经检验是氢气。

按照课本介绍的方案,使用霍夫曼式水电解器,玻璃管里注满1∶10稀硫酸溶液,接通6伏直流电源后,电解反应即开始进行,但速度很慢。提高硫酸浓度,采用1∶5,反应加快。继续提高浓度,变化逐渐不明显。采用浓度为1∶5的稀硫酸,提高电压至12伏,反应进一步加快,7分钟可以收集到10毫升氢气(氧气体积接近5毫升)。至此,基本上能满足课堂演示实验的需要。确定实验条件为:硫酸浓度1∶5,电解电压12伏。

例二:氨的催化氧化本实验的目的是使学生了解在催化剂存在下,氨能被空气氧化成一氧化氮。一氧化氮进一步被氧化生成二氧化氮。这是一个物质性质的实验。要求观察的主要现象是空气和氨的混合气体和热的催化剂接触后,有红棕色的二氧化氮气体生成;因为是放热反应,停止加热时催化剂仍然保持红热。

按照课本方案,优点是装置简单、操作方便,但实验结果通常只能看到铂丝保持红热,或有少量的白烟产生,很难明显地看到有红棕色气体生成。

查阅资料,收集到20多种不同的改进方案。为简便起见。分项进行分析、比较:

(1)氧气来源①用空气,虽然催化氧化反应较难,但与教材及工业生产实际比较一致;②用纯氧,反应较容易,但与教材及生产实际一致性差,且有发生爆炸的危险。

(2)氨的来源①把空气鼓入氨水里,形成混合气,空气跟氨的比例容易控制;②加热铵盐跟碱的混合物,空气和氨的比例不易控制。

(3)催化剂的选择①铂丝或铂石棉,效果好,但价格昂贵;②三氧化二铬,用加热重铬酸铵制得,效果良好,价格较便宜;③铜丝,容易取得,效果比三氧化铬差;④氧化铁,用铁丝或铁屑在空气中加热氧化,来源方便,但效果不稳定;⑤钴、银等催化剂,加热硝酸钴或硝酸银等制得,效果很好,但准备过程比较麻烦,且价格稍高。

(4)实验装置①按照课本直接在氨水液面上反应,很难看到明显的红棕色气体生成;②混和气体通过垂直的反应管(如具支试管),装置简单,但催化剂被气流翻动,温度不容易上升;③混和气通过水平反应管,若选用直径20毫米,长200毫米硬质玻璃管,装置稍复杂,但反应产生的热量较多,催化剂红热现象较明显;若选用直径6~10毫米,长150毫米硬质玻管,装置很简单,加热的热量集中,节省实验时间,但催化剂保持红热的现象不如用粗玻璃管明显;④反应管前加干燥管,反应管后加吸收剩余氨的装置,实验操作比较容易掌握,但装置更复杂,且增加不安全因素,若控制好空气鼓入速度,可省掉这些装置。

(5)加热方式①酒精灯,温度稍低,但可利用反应热使催化剂进一步提高温度;②喷灯,温度高,可缩短加热时间,效果好,但反应管容易变形;③电热式加热,安装仪器装置较麻烦,但效果好;直热式电热装置用电阻丝既当电热丝又当催化剂,比较简便。

根据本校实际条件,经逐项试验筛选后,确定采用下列方案效果较好。

装置:反应管为直径6毫米,长150毫米硬质玻管,中段放入由加热重铬酸铵制得的三氧化二铬,略压紧,长约40毫米,两端塞紧玻璃丝或石棉。

操作方法:用酒精灯加热反应管的催化剂部分约1~2分钟,然后慢慢鼓入空气,约3分钟烧瓶里出现红棕色气体后,撤火,继续鼓气,催化剂呈暗红,几分钟后,烧瓶里已充满浓红棕色气体。这时,向烧瓶里倒入少许紫色石蕊试液,振荡几下,试液立即变红。

观察化学演示实验“六要”

一要先预习

课本上对于演示实验都有简要说明,应认真预习,做到心中有数,同时可学习用化学语言描述实验过程。

二要看仔细

对于实验仪器、药品色态、操作步骤、现象要看清楚,不应忽视细微末节。如拿试管是“一把抓”还是“三指夹”;现象是“火星”还是“火焰”等等。

三要重点看

每个实验都有重点。观察时,应认真听老师讲解,对重点内容要着意观察。如这一次重点是酒精灯的使用,下一次重点是过滤的操作等等。

四要多问几个为什么

观察时,应边看、边听、边想,做到知其所以然。如:为什么漏斗管口要伸入液面以下?为什么导管要伸到集气瓶底?等等。有时可举手提问。

五要记笔记

一般可写补充笔记,一种是写在课本的空白处,如在重要的字句下画横框或波线,在图示旁加上未注明的现象等等。再一种是作简图笔记,如许多试管实验,课本上没有图示,可在笔记本上用简图表示实验过程。如H2SO4滴入BaCl2溶液中。

六要作归纳

观察完后,在复习时应作归纳,以利巩固。如氢气还原氧化铜,可归纳为:

试管口稍向下,导管伸入试管底,先通氢气后加热,黑色粉末变红热,结束撤灯再停气,红色铜块不变黑。

初中化学课本中物质的俗名

化学名称俗名(或简称)分子式

汞水银Hg碳金刚石、石墨(同素异形体)C磷红磷、白磷(同素异形体)P甲烷沼气CH4乙炔电石气C2H2固态二氧化碳干冰CO2三氧化硫硫酐SO3氧化钙石灰、生石灰CaO氢氧化钙熟石灰、消石灰Ca(OH)2氢氯酸盐酸HCl氯化钠食盐NaCl氢氧化钠烧碱、火碱、苛性钠NaOH碳酸钠纯碱Na2CO3硝酸铵硝铵NH4NO3硫酸铵硫铵(NH4)2SO4碳酸氢铵碳铵NH4HCO3磷酸二氢钙重过磷酸钙、重钙Ca(H2PO4)2二水合硫酸钙硫酸钙晶体、石膏CaSO4·2H2O五水合硫酸铜硫酸铜晶体、蓝矾、胆矾CuSO4·5H2O七水合硫酸亚铁硫酸亚铁晶体、绿矾FeSO4·7H2O十二水合硫酸铝钾明矾KAl(SO4)2·12H2O中学化学演示实验中的七项禁忌

课堂演示实验是化学教师经常使用的教学手段,以此阐明化学反应的基本原理,揭示化学变化的本质和规律。为使演示实验更好地为教学服务,江苏金湖县中学李春际老师总结在进行实验时应注意以下禁忌:

忌不考虑安全

安全是化学实验的前提。我们在设计和操作演示实验时,切忌不考虑实验的安全。对易发生爆炸的实验要慎做或进行改进,如氢气和氯气的光合反应,实验不能用玻璃瓶做;对实验中产生有害物质要进行必要的处理,如用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气,实验中要增加余氯的吸收装置,防止氯气逸散使人中毒;实验中若需要电源,应用低压电源为佳,以免发生触电事故。

忌直观性差

演示实验必须使教室内最后一排学生能看清楚,这是对演示实验的基本要求。在实验时应禁忌只图操作方便,不考虑实验现象的明显与直观。做实验尽量使用大型仪器,取用的试剂量要足够多,仪器装置要放高些,对产生有颜色的气体、液体或沉淀,可用白色或黑色的板屏衬托,使物质的颜色能清楚的显示出来。如碱的溶液能使石蕊试液变蓝色,因石蕊试液原来的紫色与后来变成的蓝色,颜色相近,不易区分,实验时可用白色的纸屏放在试管的背面,也可用日光或灯光直接照射试管,学生能看出石蕊试液颜色的变化。

忌实验操作不规范

中学生的模仿能力很强,教师的每一个动作都会对学生产生潜移默化的影响。因此,教师的实验操作必须规范、准确和协调,切忌贪图省事,实验马虎。如演示洗涤玻璃仪器的实验,教师要按要求进行操作,先用洗涤液洗,然后用水洗,最后用清水冲洗几次至仪器干洁为止,不能图省事省掉中间的步骤。教师的演示实验必须一丝不苟,每步操作都要为学生作好示范。

忌不能合理的安排实验时间

一堂课的时间是有限的,既要安排演示实验,又要进行其他的教学环节。合理的安排好演示实验的时间是必要的。要忌课前不作充分准备,实验的成败心中无数,以致不能完成课堂教学任务;也要忌贪图省时,草率实验,以致演示实验达不到目的。

忌不启发学生的思维

在设计和操作演示实验时,首先要体现教育思想,有利于启发学生的思维,提高学生的学习兴趣,切忌只做实验,不启发学生的思维。如讲到氢气或一氧化碳的还原性时,为了较好地启发学生的思维,调动学生的学习积极性,我这样设计演示实验:先照课本中的实验演示,然后提出不用酒精灯加热,能否完成实验,经过学生的思考、讨论后,教师用“Y”形导管把气体发生装置中产生的氢气或一氧化碳一分为二,一部分气体通入盛CuO的试管,另一部分气体点燃,用于加热CuO,学生通过观察、思考,能较好地掌握氢气或一氧化碳的可燃性和还原性,使新的知识寓于实验之中。

忌不能正确对待实验的成败

实验的现象或由实验得出的数据必须真实。为了保证演示实验的成功,教师要在课前预做。

一个演示实验的失败,可能来自教师的操作,也可能由于仪器、药品等方面的原因。实验若失败,教师切忌篡改实验结果,应查明原因,说明真相,在适当时间重做。

这样,有助于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。

忌实验装置不配套,实验台上杂乱无章

实验装置中的仪器选用要正确,仪器的规格要配套,整套装置的布局比例要适当和协调,切忌头重脚轻,左大右小,仪器的安装要横平竖直。在实验时,要注意讲台的布置合理,仪器及试剂瓶的排列也要分门别类,整齐有序,与实验无关的东西应撤离讲台,充分的展示出演示实验的规范美和造型美,给学生以美的享受和熏陶。

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